ส่วนประกอบตัวถังหล่อ-แบบบูรณาการแสดงถึงความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่สำคัญในการผลิตยานยนต์สมัยใหม่ เทคโนโลยีนี้ช่วยให้สามารถบูรณาการชิ้นส่วนอลูมิเนียมอัลลอยด์ในระดับสูงให้เป็นส่วนประกอบขนาดใหญ่เพียงชิ้นเดียวหรือไม่กี่ชิ้นผ่านการหล่อแบบขั้นตอนเดียว- ซึ่งช่วยลดต้นทุนการผลิตได้อย่างมาก ปรับปรุงช่วงของยานพาหนะ และเพิ่มประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยโดยรวม เอกสารนี้นำเสนอกรณีศึกษาของโครงการหล่อแม่พิมพ์ช่องด้านหน้าแบบรวม- สำหรับส่วนประกอบที่มีโครงสร้างขนาดใหญ่-และซับซ้อน-ซึ่งมีสมรรถนะเชิงกลสูงและความต้องการในการเชื่อมต่อที่หลากหลาย เราจะระบุความท้าทายและความเสี่ยงในการหล่อขึ้นรูป ด้วยการวิเคราะห์การจำลอง การเพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์ของกระบวนการ และการออกแบบแม่พิมพ์ ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจึงบรรลุการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความแม่นยำของมิติ คุณภาพภายใน และข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพทางกล
1. โครงสร้างและจุดพัฒนาสำคัญของช่องด้านหน้าแบบรวม
การหล่อแบบผสมผสานเป็นการผสมผสานระหว่างกระบวนการปั๊มและการเชื่อมแบบเดิมๆ ไว้ในขั้นตอนเดียว โดยใช้เครื่องหล่อแบบแรงจับยึดสูง-เพื่อสร้างส่วนประกอบโลหะผสมอะลูมิเนียมหลายชิ้นให้เป็นชิ้นส่วนขนาดใหญ่เพียงชิ้นเดียวหรือสองสามชิ้น ข้อดีของเทคโนโลยีนี้ ได้แก่ :
การลดต้นทุน: ขั้นตอนการผลิตน้อยลงและจุดเชื่อมที่ลดลงช่วยลดต้นทุนยานพาหนะโดยรวม
การออกแบบให้มีน้ำหนักเบา: วัสดุอะลูมิเนียมผสม-เดี่ยวช่วยเพิ่มระยะของรถ
ความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น: รอยเชื่อมที่ลดลงจะเพิ่มความแข็งแกร่งของแรงบิดและประสิทธิภาพการชน
ช่องด้านหน้าแบบรวมที่ศึกษาที่นี่มีขนาด 1600 มม. × 940 มม. × 700 มม. หนัก 53 กก. และมีความหนาของผนังโดยเฉลี่ย 4.6 มม. ส่วนประกอบใช้อะลูมิเนียมอัลลอยด์ปลอด-การบำบัดด้วยความร้อน- ซีรีส์ AlSi7 ข้อกำหนดประสิทธิภาพหลัก ได้แก่ ความต้านทานแรงดึงมากกว่าหรือเท่ากับ 215 MPa, ความแข็งแรงของผลผลิตมากกว่าหรือเท่ากับ 115 MPa, การยืดตัวมากกว่าหรือเท่ากับ 9% และมุมดัดมากกว่าหรือเท่ากับ 20 องศา คุณภาพภายในได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดสำหรับความพรุน ข้อบกพร่องของรูเกลียว และขนาดรูปร่าง โดยมีอัตราการส่งผ่านขนาดเต็ม- มากกว่าหรือเท่ากับ 97% และพื้นผิวที่ไม่ได้กลึง-จะถูกควบคุมภายในพิกัดความเผื่อ 1.6–3.0 มม.
2. กระบวนการหล่อและการออกแบบแม่พิมพ์
2.1 ความท้าทายและความเสี่ยง
ในฐานะส่วนประกอบโครงสร้างด้านหน้า ช่องด้านหน้าแบบหล่อ-แบบรวมจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดการชน ความล้า และประสิทธิภาพในการเชื่อมต่อ รองรับการเชื่อม SPR และข้อต่อแบบยึดติด ขนาดใหญ่ เส้นทางการบรรจุที่ยาว และการแข็งตัวที่ไม่สม่ำเสมอจะเพิ่มความซับซ้อนของกระบวนการ ซึ่งต้องใช้อุปกรณ์ที่มีความแม่นยำสูงและการควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวด การใช้โลหะผสมที่ปราศจาก-การบำบัด-จะหลีกเลี่ยงการบิดเบือนจากความร้อน แต่ต้องมีการตรวจสอบองค์ประกอบของวัสดุและคุณภาพของกระบวนการอย่างระมัดระวัง รวมถึงการตรวจสอบวัสดุที่เข้ามา การตรวจสอบเตาเผา และ-การตรวจสอบในกระบวนการ
2.2 การออกแบบพารามิเตอร์กระบวนการ
วัสดุที่เลือกคืออะลูมิเนียมอัลลอยที่ปราศจากการบำบัดความร้อน-ด้วย AlSi7 มวลรวมรวมระบบประตูและระบายอากาศอยู่ที่ ~65.5 กก. โดยมีพื้นที่ฉาย 15,978 ตร.ซม. และความหนาของผนังเฉลี่ย 4.6 มม. พารามิเตอร์กระบวนการและกราฟความเร็วในการฉีดคำนวณตามอัตราส่วนการเติมแม่พิมพ์ พื้นที่ลูกสูบ ความหนาแน่นของอะลูมิเนียม และความหนาของผนัง เพื่อให้มั่นใจว่าการเติมและการแข็งตัวจะสม่ำเสมอ
2.3 การวิเคราะห์การจำลองและการเพิ่มประสิทธิภาพ
ตัวบ่งชี้กระบวนการหลักได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสมโดยใช้การจำลองการไหล:
ความเร็วในการบรรจุ: ความเร็วเกตด้านในคงอยู่ที่ 45–85 m/s เฉลี่ย 67.4 m/s ทำให้มั่นใจได้ว่าการเติมแม่พิมพ์จะมีเสถียรภาพ
อุณหภูมิในการเติม: อุณหภูมิโดยรวมสูงกว่า 620 องศา; พื้นที่ที่มีอุณหภูมิต่ำ-บรรเทาลงโดยการเพิ่มประตูเสริมเพื่อลดความเสี่ยงในการปิดเครื่องเย็น
การติดตามการไหลของวัสดุ: ตรวจสอบการไหลสม่ำเสมอโดยไม่มีการบรรจบกันในหอลดแรงตึงหรือบริเวณที่โลดโผน
การแข็งตัวและการหดตัว: ผนังหนา-เป็นส่วนสุดท้ายที่จะแข็งตัว หมุดหล่อล่วงหน้า-และการระบายความร้อนด้วยแรงดันสูง-ช่วยลดความเสี่ยงในการหดตัว
การระบายแก๊ส: การระบายอากาศที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมในพื้นที่ที่เสี่ยงต่อการกักเก็บก๊าซ
ฮอตสปอตและเชื้อราติด: ฮอตสปอตที่ระบุในบริเวณผนังหนา- โซนการเกาะติดที่มีความเสี่ยงสูง-ซึ่งเคลือบด้วยไนไตรด์และการเคลือบพื้นผิว
2.4 การจับคู่แม่พิมพ์และอุปกรณ์
การออกแบบแม่พิมพ์และระบบฉีดสอดคล้องกับข้อกำหนดเฉพาะของเครื่องหล่อตาย-ซึ่งมีแรงจับยึด 70,000 kN แรงฉีด 1,078 kN และแรงดันของระบบ 17.5 MPa ทำให้มั่นใจได้ถึงการผลิตที่มั่นคงและแม่นยำ
3. การทดลองและการตรวจสอบการหล่อแบบตายตัว
3.1 คุณภาพภายใน
การตรวจสอบด้วยรังสีเอกซ์-ยืนยันว่าคุณภาพภายในตรงตามข้อกำหนดเฉพาะทั้งหมด โดยไม่มีข้อบกพร่องที่สำคัญ
3.2 คุณสมบัติทางกล
ตัวอย่างที่นำมาจากส่วนประกอบมีความต้านทานแรงดึงมากกว่าหรือเท่ากับ 233.4 MPa, ความแข็งแรงของผลผลิตมากกว่าหรือเท่ากับ 104.6 MPa และการยืดตัวมากกว่าหรือเท่ากับ 8.92% ตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ
3.3 ความแม่นยำของมิติ
ผลการสแกน 3 มิติระบุการเสียรูปโดยรวมภายใน 1.5 มม. ซึ่งสอดคล้องกับความคลาดเคลื่อนของมิติ
4. การวิเคราะห์ข้อบกพร่องและมาตรการแก้ไข
การปิดด้วยความเย็นและรอยแตกที่มุม-ในซี่โครงเสริมแรง: รูปทรงของซี่โครงที่ปรับให้เหมาะสม เพิ่มรัศมีมุม R- และลดความหนาของแกนแม่พิมพ์ที่ลดลง ทำให้การไหลของโลหะดีขึ้น และแก้ไขปัญหาการปิดเย็นและการแตกร้าว
รอยขีดข่วนบนพื้นผิวตำแหน่งเกต: เพิ่มมุมร่าง ปรับอุณหภูมิแม่พิมพ์จาก 80 องศาเป็น 50 องศา และลดความเร็วในการฉีดทำให้คุณภาพพื้นผิวดีขึ้น
การเปลี่ยนรูปการเชื่อมต่อของ Wheelhouse: ปรับมุมระบายอากาศของแถบเลื่อนและเพิ่มฟังก์ชันแก้ไขการกดเพื่อควบคุมการเสียรูปและรักษาระยะห่างในการเปิดที่เหมาะสม
5. บทสรุป
การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการตามการจำลอง-สามารถบรรเทาพื้นที่ที่มีความเสี่ยงสูง-ได้สำเร็จ รวมถึงการปิดเย็น การหดตัว การกักเก็บก๊าซ จุดร้อน และการติดแม่พิมพ์ การยืดอายุของแม่พิมพ์ ลดวงจรการพัฒนาให้สั้นลง และลดต้นทุน
ประสิทธิภาพทางกลและมิติเกินข้อกำหนดการออกแบบ (ความต้านทานแรงดึงมากกว่าหรือเท่ากับ 233.4 MPa การยืดตัวมากกว่าหรือเท่ากับ 8.92%) ทำให้มั่นใจในความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของยานพาหนะ
การหล่อแบบรวมกำลังปฏิวัติการผลิตยานยนต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภาคส่วน EV ด้วยการทำให้สามารถรวมการผลิต-ขั้นตอนที่สูง{1}}เข้าด้วยกันได้ จากข้อมูลของ Citic Securities คาดว่าการเจาะแม่พิมพ์หล่อแบบครบวงจรทั่วโลกจะสูงถึง 30% ภายในปี 2573 โดยมีศักยภาพทางการตลาดเกิน 240 พันล้านหยวน ตามตัวอย่างของ Tesla ผู้ผลิต OEM รายใหญ่ๆ เช่น NIO, Xpeng, Zeekr, Li Auto, Changan, Chery, Volvo, Volkswagen, Mercedes และ Toyota กำลังนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้อย่างจริงจัง
